DE102020125725B3 - Actuator and device for engaging a parking lock of a motor vehicle automatic transmission with such an actuator and a motor vehicle equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Aktuator mit einem eine Antriebswelle (1) antreibenden Antrieb (2), einem mit der Antriebswelle (1) in Wirkverbindung stehenden ersten Betätigungselement (3) zum Betätigen einer Schalteinrichtung, einem Federelement (5), welches sich einerseits an einem Gehäusebauteil (16) des Aktuators und anderseits an einem zum Spannen des Federelementes (5) ausgebildeten zweiten Betätigungselement (17) abstützt, und mit einer elektromagnetischen Halteeinrichtung (32) mit einem Elektromagneten (50), welcher mit einem ferromagnetische Materialkomponenten aufweisenden Magnetanker (52) zum Halten des unter Aufbau einer Rückstellkraft gespannten Federelements (5) magnetisch wechselwirkt. Erfindungsgemäß ist der Magnetanker (52) kipp- und/oder schwenkbar an einem Schwenkteil (55) der Halteeinrichtung (32) gelagert.The invention relates to an actuator with a drive (2) driving a drive shaft (1), a first actuating element (3) which is operatively connected to the drive shaft (1) for actuating a switching device, a spring element (5) which is located on one side on a housing component (16) of the actuator and on the other hand on a second actuating element (17) designed to tension the spring element (5), and with an electromagnetic holding device (32) with an electromagnet (50) which is connected to a magnet armature (52) containing ferromagnetic material components for Holding the tensioned spring element (5) under construction of a restoring force interacts magnetically. According to the invention, the magnet armature (52) is mounted on a pivoting part (55) of the holding device (32) such that it can be tilted and/or pivoted.
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Aktivieren einer Parksperre eines Kraftfahrzeugautomatikgetriebes sowie ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.The invention relates to an actuator according to the preamble of
Der Einsatz von automatischen Schaltbetätigungen beziehungsweise Shiftby-Wire-Systemen in Kraftfahrzeugen bietet gegenüber mechanisch gekoppelten Schaltbetätigungen einige Vorteile. So können beispielsweise die Schaltstufen des Getriebes flexibel und in Abhängigkeit des Fahrzeugzustandes per Software gewählt werden. Auch das Aktivieren der Parksperre durch Einlegen der P-Stufe erfolgt hierbei nicht mehr manuell durch den Fahrer, sondern wird durch die Steuerungssoftware, zum Beispiel beim Anhalten oder beim Verlassen des Fahrzeuges, automatisch sichergestellt. Da ein Einlegen der P-Stufe zum Aktivieren der Parksperre vor dem Verlassen des Kraftfahrzeuges aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlich ist, verfügen derartige Systeme und Aktuatoren über Notfallmechanismen, die auch bei Störungen des Aktuators oder bei Spannungsausfall ein Einlegen der P-Stufe gewährleisten sollen. Diese Notfallmechanismen arbeiten typischerweise mit Energiespeichern, wie zum Beispiel mechanischen Federelementen, welche unabhängig vom Aktuator etwa das Einlegen einer mechanischen Notposition sicherstellen.The use of automatic gearshifts or shift-by-wire systems in motor vehicles offers a number of advantages over mechanically coupled gearshifts. For example, the shift stages of the transmission can be selected flexibly and depending on the vehicle status using the software. The activation of the parking lock by engaging the P stage is no longer carried out manually by the driver, but is automatically ensured by the control software, for example when stopping or leaving the vehicle. Since for safety reasons it is absolutely necessary to engage the P stage to activate the parking lock before leaving the motor vehicle, such systems and actuators have emergency mechanisms that are intended to ensure that the P stage is engaged even if the actuator malfunctions or there is a power failure. These emergency mechanisms typically work with energy stores, such as mechanical spring elements, which ensure the insertion of a mechanical emergency position independently of the actuator.
Ein Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der
Weiterhin muss bei dem Aktuator der
Aus der
Aus der
Aus der
Ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass in allen Situationen eine sichere und effiziente Funktion eines Notfallmechanismus zum Einlegen der P-Stufe gewährleistet ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Einlegen einer Parksperre eines Kraftfahrzeugautomatikgetriebes mit einem derartigen Aktuator sowie ein verbessertes Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.Based on the disadvantages described above, the invention is based on the object of developing an actuator according to the preamble of
Hinsichtlich des Aktuators wird diese Aufgabe gelöst durch einen Aktuator mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bezüglich der Vorrichtung zum Einlegen einer Parksperre eines Kraftfahrzeugautomatikgetriebes wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 17. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.With regard to the actuator, this object is achieved by an actuator with all the features of
Der erfindungsgemäße Aktuator weist dabei einen eine Antriebswelle antreibenden Antrieb sowie ein mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehendes erstes Betätigungselement zum Betätigen einer Schalteinrichtung auf. Ein Federelement stützt sich einerseits an einem Gehäusebauteil des Aktuators und anderseits an einem zum Spannen des Federelementes ausgebildeten zweiten Betätigungselement ab.The actuator according to the invention has a drive that drives a drive shaft and a first actuating element that is operatively connected to the drive shaft for actuating a switching device. A spring element is supported on the one hand on a housing component of the actuator and on the other hand on a second actuating element designed to tension the spring element.
Das Federelement hat dabei die Funktion, beim Vorliegen einer Störung des Aktuators oder bei Spannungsausfall, die P-Stufe einzulegen.The function of the spring element is to engage the P stage if there is a fault in the actuator or if there is a power failure.
Ferner weist der Aktuator eine elektromagnetische Halteeinrichtung mit einem Elektromagneten auf, welcher mit einem ferromagnetische Materialkomponenten aufweisenden Magnetanker zum Halten des unter Aufbau einer Rückstellkraft gespannten Federelements magnetisch wechselwirkt.Furthermore, the actuator has an electromagnetic holding device with an electromagnet, which interacts magnetically with a magnet armature having ferromagnetic material components for holding the spring element tensioned while building up a restoring force.
Die elektromagnetische Halteeinrichtung ist vorgesehen, um das unter Aufbau einer Rückstellkraft gespannte Federelement in seiner Position zu halten. Somit ist ein Spannen des Federelementes während des Einlegens verschiedener Schaltstufen aus der P-Stufe heraus nicht erforderlich, da dies schon vorab erfolgt ist.The electromagnetic holding device is provided in order to hold the spring element tensioned while building up a restoring force in its position. It is therefore not necessary to tension the spring element while engaging different shift stages from the P stage, since this has already been done in advance.
Die Erfindung zeichnet sich nunmehr dadurch aus, dass der Magnetanker kipp- und/oder schwenkbar an einem Schwenkteil der Halteeinrichtung gelagert ist.The invention is characterized in that the magnet armature is mounted on a pivoting part of the holding device such that it can be tilted and/or pivoted.
Das Federelement oder die sogenannte Fail-Safe-Feder, wird über den Elektromagneten in einem vorgespannten Zustand gehalten. Für eine gute magnetische Haltekraft ist eine plane Anlage zischen dem Magnetanker und dem eigentlichen Magneten erforderlich. Spalte oder auch eine unsymmetrische Krafteinleitung verringern die tatsächlich im System zur Verfügung stehende Haltekraft erheblich.The spring element or the so-called fail-safe spring is kept in a pretensioned state by the electromagnet. A level surface between the magnet armature and the actual magnet is required for good magnetic holding power. Gaps or an asymmetrical introduction of force significantly reduce the holding force actually available in the system.
Um auch unter Berücksichtigung von Toleranzen eine plane Anlage bzw. Magnetanlage zwischen Magnetanker und Elektromagnet zu erzielen, ist der Magnetanker kipp- und/oder schwenkbar an einem Schwenkteil der Halteeinrichtung gelagert. Es kann sich beispielsweise um eine Art kardanische oder „halb-kardanische“ Lagerung handeln. Auf diese Weise wird die Magnetanlage, d.h. die magnetische Kontaktierung zwischen Magnetanker und Elektromagnet deutlich verbessert.In order to achieve a planar contact or magnetic contact between the magnet armature and the electromagnet, also taking tolerances into account, the magnet armature is mounted on a pivoting part of the holding device so that it can tilt and/or swivel. For example, it can be a type of gimbal or "semi-gimbal" mounting. In this way, the magnet system, i.e. the magnetic contact between the magnet armature and the electromagnet, is significantly improved.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Aktuators wird die zum Halten des Federelements in einem vorgespannten Zustand notwendige magnetische Haltekraft nicht nur aufgrund einer verbesserten Magnetanlage sondern auch hinsichtlich Bauraum, Kupfermenge und elektrischer Leistung effizient sichergestellt.Due to the configuration of the actuator according to the invention, the magnetic holding force required to hold the spring element in a prestressed state is efficiently ensured not only because of an improved magnet system but also with regard to installation space, copper quantity and electrical power.
Erfindungsgemäß weist das Schwenkteil einen Halterahmen auf, in welchen der Magnetanker eingesetzt ist, wobei der Halterahmen kipp- und/oder schwenkbar um eine erste Kipp- oder Schwenkachse X an dem Schwenkteil angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine effiziente und kostengünstig herzustellende Kipp- und/oder Schwenk-Funktion um die erste Kipp- oder Schwenkachse, beispielsweise in einer Kunststoffumspritzung des Halterahmens gewährleistet.According to the invention, the pivoting part has a holding frame in which the magnet armature is inserted, the holding frame being arranged on the pivoting part such that it can tilt and/or pivot about a first tilting or pivoting axis X. In this way, an efficient and cost-effective tilting and/or pivoting function about the first tilting or pivoting axis, for example in a plastic overmoulding of the holding frame, is ensured.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schwenk- oder Kippbarkeit des Halterahmens durch eine Materialausformung, insbesondere durch eine verjüngte Wandstärke zwischen Schwenkteil und Halterahmen ausgebildet. Auf diese Weise entstehen beim Schwenken und/oder Kippen des Halterahmens Scher- oder Torsionsspannungen, die mit dem von außen angebrachten Torsionsmoment im Gleichgewicht sind, ähnlich wie bei einem Torsions- oder Drehstab. Die Anbindungsgeometrien, in denen der Halterahmen mit dem Schwenkteil verbunden wird, weist in Belastungsrichtung das erforderliche Widerstandsmoment auf, so dass den Systemanforderungen in den Lastenheften der Automobilhersteller (OEM) Rechnung getragen wird. Das rotatorische Widerstandsmoment kann dabei weitestgehend reduziert werden, so dass eine Verdrehung des Halterahmens in den Anbindungsgeometrien mit geringer Kraft erreicht werden kann.In an advantageous development of the invention, the pivoting or tilting ability of the holding frame is formed by a material formation, in particular by a tapered wall thickness between the pivoting part and the holding frame. In this way, when the holding frame is pivoted and/or tilted, shearing or torsional stresses arise that are in equilibrium with the torsional moment applied from the outside, similar to a torsion bar or torsion bar. The connection geometries, in which the holding frame is connected to the pivoting part, have the required section modulus in the load direction, so that the system requirements in the specifications of the automobile manufacturer (OEM) are taken into account. The rotational moment of resistance can be reduced as far as possible, so that the holding frame can be twisted in the connection geometries with little force.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Halterahmen diametral zueinander angeordnete Aufnahmetaschen auf, in welche der Magnetanker mittels diametral angeordneten Fortsätzen einsetzbar ist, wobei die Fortsätze auf gegenüber der Oberfläche des Halterahmens vorstehenden Vorsprüngen des Halterahmens kipp- oder schwenkbar um eine zweite Kipp- oder Schwenkachse Y aufliegen.In a further advantageous embodiment of the invention, the holding frame points diametrically Nander arranged receiving pockets, into which the magnet armature can be inserted by means of diametrically arranged extensions, the extensions resting on the surface of the holding frame above projections of the holding frame tiltable or pivotable about a second tilting or pivoting axis Y.
Diese Vorsprünge des Halterahmens können zumindest teilweise kugel- oder ballförmig ausgestaltet sein, so dass die Fortsätze des Magnetankers kipp- und/oder schwenkbar um die zweite Kipp- oder Schwenkachse Y aufliegen. Die zu den Anbindungspunkten senkrechte zweite Kipp- oder Schwenkachse des Magnetankers wird auf im Wesentlichen balligen oder kugeligen Anlageflächen innerhalb des Halterahmens erzielt.These projections of the holding frame can be designed at least partially spherical or ball-shaped, so that the extensions of the magnet armature rest on the second tilting or pivoting axis Y so that they can tilt and/or swivel. The second tilting or pivoting axis of the magnet armature, which is perpendicular to the connection points, is achieved on essentially convex or spherical contact surfaces within the holding frame.
Der Magentanker kann in den Rahmen eingelegt und durch eine Rotationsbewegung einhergehend mit einer Clipskontur in der Sollpostion gesichert werden. Er liegt nach der Montage in Magnetrichtung auf den kugeligen oder balligen Anlageflächen auf. Der Magentanker kann sich um ein definiertes Maß auf den balligen Anlageflächen verdrehen, so dass trotz Toleranzen eine plane Anlage am Magneten und die maximale magnetische Anziehungskraft sichergestellt werden.The gas anchor can be placed in the frame and secured in the target position by rotating it with a clip contour. After assembly, it rests on the spherical or convex contact surfaces in the direction of the magnet. The magnet anchor can rotate by a defined amount on the convex contact surfaces, so that despite tolerances, a flat contact with the magnet and maximum magnetic attraction are ensured.
Der Magnetanker kann in der Endlage verclipst werden und ist dennoch beweglich angeordnet. Ferner ist der Magnetanker in den Aufnahmetaschen vor einem Herausfallen gesichert. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Magnetanker somit um zwei Kipp- oder Schwenkachsen kipp- oder schwenkbar gelagert. Genau genommen handelt es sich um eine Art halbkardanische Lagerung.The magnet armature can be clipped in the end position and is still movably arranged. Furthermore, the magnet armature is secured against falling out in the receiving pockets. According to this embodiment, the magnet armature is thus mounted such that it can be tilted or swiveled about two tilting or swiveling axes. Strictly speaking, it is a kind of semi-gimballed bearing.
In einer vorteilhaften Variante ist der Magnetanker mittels der Fortsätze nach Art eines Bajonett-Verschlusses durch eine Drehbewegung gegenüber den Aufnahmetaschen in dem Halterahmen festlegbar, so dass der Magnetanker auf einfache Weise sicher gehalten wird.In an advantageous variant, the magnet armature can be fixed by means of the extensions in the manner of a bayonet catch by a rotary movement relative to the receiving pockets in the holding frame, so that the magnet armature is held securely in a simple manner.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kipp- oder Schwenkbarkeit des Magnetankers um die zwei, vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zueinander stehenden Kipp- bzw. Schwenkachsen X, Y, so dass der Magnetanker mit seiner Fläche bei Magnetanlage im Wesentlichen plan an der Anschlagfläche des Haltemagneten zu liegen kommt. Bei der oben erwähnten „halbkardanischen“ Lagerung ist der Magnetanker parallel zur Magnetanlage um zwei vorzugsweise zueinander im Wesentlichen senkrecht stehende Achsen gelagert oder weist um die eine Achse mindestens eine gezielte Flexibilität auf, so dass eine plane Anlage des Magnetankers am Elektromagneten sichergestellt ist.According to a further embodiment of the invention, the magnet armature can be tilted or pivoted about the two tilting or pivoting axes X, Y, which are preferably in one plane perpendicular to one another, so that the surface of the magnet armature is essentially flat on the stop surface of the magnet when it is in contact with the magnet holding magnet comes to rest. In the above-mentioned "semi-cardanic" mounting, the magnet armature is mounted parallel to the magnet system around two axes that are preferably essentially perpendicular to one another or has at least a specific flexibility around one axis, so that a planar contact of the magnet armature on the electromagnet is ensured.
Ebenfalls denkbar ist es, dass das Schwenkteil mit Magnetanker zwischen einer durch Magnetanlage von Elektromagnet und Magnetanker gebildeten ersten Stellung zum Halten des Federelements und einer zweiten Stellung, in welcher das Federelement entspannt ist, hin und her bewegbar ist. Auf diese Weise ist es durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Aktuators gewährleistet, dass das Federelement immer vorgespannt werden kann, bevor die P-Stufe des Automatikgetriebes des Kraftfahrzeuges verlassen wird.It is also conceivable that the pivoting part with the magnet armature can be moved back and forth between a first position formed by the magnetic contact of the electromagnet and magnet armature for holding the spring element and a second position in which the spring element is relaxed. In this way, the use of the actuator according to the invention ensures that the spring element can always be prestressed before the P stage of the automatic transmission of the motor vehicle is left.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung ist bei Magnetanlage eine plane Fläche des Magnetankers im Wesentlichen planparallel zu einer Anschlagfläche des Haltemagneten ausgerichtet oder liegt plan an der Anschlagfläche an, so dass trotz Toleranzen die maximale magnetische Anziehungskraft sichergestellt ist.According to a further advantageous variant of the invention, a flat surface of the magnet armature is aligned essentially plane-parallel to a stop surface of the holding magnet or lies flat on the stop surface in the magnet system, so that the maximum magnetic attraction force is ensured despite tolerances.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Schwenkteil über das zweite Betätigungselement mechanisch mit dem Federelement wirkverbunden, so dass das Schwenkteil bei Magnetanlage an dem Haltemagnet das unter Aufbau einer Rückstellkraft gespannte Federelement hält.In a further development of the invention, the pivoting part is mechanically operatively connected to the spring element via the second actuating element, so that the pivoting part holds the spring element tensioned by building up a restoring force when the magnet rests on the holding magnet.
Für eine besonders plane Magnetanlage kann der Magnetanker im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein.For a particularly planar magnet system, the magnet armature can be essentially disc-shaped.
Der Halterahmen und/oder das Schwenkteil können aus Kunststoff ausgebildet sein.The holding frame and/or the pivoting part can be made of plastic.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein mittels der Antriebswelle antreibbares und drehbar gelagertes Drehelement vorgesehen, das einerseits mit einer ersten Steuerkurve, welche mit dem ersten Betätigungselement zum Betätigen der Schalteinrichtung wirkverbunden ist, und andererseits mit einer zweiten Steuerkurve zum Spannen des Federelementes ausgebildet ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, a rotary element that can be driven by the drive shaft and is rotatably mounted is provided, which is designed on the one hand with a first cam, which is operatively connected to the first actuating element for actuating the switching device, and on the other hand with a second cam for tensioning the spring element .
Dazu ist das Federelement mittels des zweiten Betätigungselementes auch mit dem ersten Betätigungselement wirkverbindbar, so dass auf Grund der durch die Vorspannung des Federelementes aufgebrachte Rückstellkraft das erste Betätigungselement entlang der ersten Steuerkurve in die P-Stufe zurückführbar ist. Insbesondere kann das zweite Betätigungselement als Mitnehmer für das erste Betätigungselement ausgebildet sein.For this purpose, the spring element can also be operatively connected to the first actuating element by means of the second actuating element, so that due to the restoring force applied by the prestressing of the spring element, the first actuating element can be returned to the P stage along the first cam. In particular, the second actuating element can be designed as a driver for the first actuating element.
Zum Verlassen der P-Stufe und Einlegen der unterschiedlichen Schaltstufen, beispielsweise R, N, D, ist das Drehelement mittels des Antriebes und der Antriebswelle so verdrehbar, dass die erste Steuerkurve das erste Betätigungselement auf Grund des Wirkkontaktes mit der ersten Steuerkurve bewegen kann. Eine den Aktuator und das Automatikgetriebe verbindende Schalteinrichtung, beispielsweise mit einem Schaltseilzug, ist dazu ausgebildet, die am Aktuator erzeugte Bewegung zu dem Automatikgetriebe weiterzuleiten, so dass die P-Stufe verlassen und unterschiedliche Schaltstufen, beispielsweise R, N, D eingestellt werden können.To leave the P stage and engage the different shift stages, for example R, N, D, the rotary element can be rotated by means of the drive and the drive shaft in such a way that the first control cam moves the first actuating element due to the operative contact with the first control cam can. A switching device connecting the actuator and the automatic transmission, for example with a shift cable, is designed to forward the movement generated on the actuator to the automatic transmission, so that the P stage can be left and different shift stages, for example R, N, D, can be set.
Dazu kann die erste Steuerkurve verschiedene Steigungen für die Schaltbewegung bzw. zum Einlegen der Schaltstufen aufweisen. Die Stellkraft setzt sich dabei im Wesentlichen aus der im Getriebe erforderlichen Mindestverstellkraft zum Einlegen unterschiedlicher Schaltstufen und ggf. der Rückstellkraft des Federelementes zusammen, gegen die der Aktuator bereits beim Verlassen der P-Stufe arbeitet. Beispielsweise kann eine solche Stellkraft etwa 500N betragen. Im Falle eines Notbetriebs werden im Gegenzug das Drehelement und der Motor durch die Steigung der ersten Steuerkurve im Zusammenwirken mit den ersten und zweiten Betätigungselementen des Aktuators unter dem Einfluss der von dem Federelement aufgebrachten Federkraft zurückgedreht.For this purpose, the first cam can have different gradients for the shifting movement or for engaging the shift stages. The actuating force is essentially made up of the minimum adjusting force required in the transmission to engage different gear stages and, if necessary, the restoring force of the spring element, against which the actuator already works when leaving the P stage. For example, such a force can be about 500N. In the event of an emergency operation, the rotary element and the motor are turned back by the slope of the first cam in cooperation with the first and second actuating elements of the actuator under the influence of the spring force applied by the spring element.
Dabei ist zum An- beziehungsweise Eingriff in die erste Steuerkurve ein erstes Eingriffselement des Betätigungselementes zum Betätigen einer Schalteinrichtung und zum An- beziehungsweise Eingriff in die zweite Steuerkurve ein zweites Eingriffselement des zweiten Betätigungselementes vorgesehen.A first engagement element of the actuating element for actuating a switching device is provided for engagement with or engagement in the first cam, and a second engagement element of the second actuating element is provided for engagement with or engagement in the second cam.
Um eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung des Drehelementes zur Verfügung zu stellen, hat es sich bewährt, dass das Drehelement als Kreisscheibe ausgebildet ist, an welcher die beiden Steuerkurven auf jeweils einer der gegenüberliegenden Flächen der Kreisscheibe angeordnet sind. Insofern können die Steuerkurven mittels der entsprechenden Eingriffselemente problemlos angeordnet werden, ohne dass störende Einflüsse der jeweils anderen Steuerkurve beziehungsweise des dazu korrespondierenden Eingriffselementes berücksichtigt werden müssen.In order to provide a particularly simple structural design of the rotating element, it has proven useful for the rotating element to be in the form of a circular disk on which the two cams are arranged on one of the opposite surfaces of the circular disk. In this respect, the cams can be arranged without any problems by means of the corresponding engagement elements, without having to take into account disruptive influences of the other cam or the engagement element corresponding thereto.
Sollte das Federelement beim Herausführen aus der P-Stufe einmal nicht vorgespannt sein, so ist die erste Steuerkurve derart ausgebildet, dass beim Verdrehen des Drehelementes von seiner Winkelposition 0° bis zu seiner maximalen positiven Winkelposition bei bis zu +180° das Federelement unter Aufbau einer Rückstellkraft gespannt wird. Dabei erfolgt die Vorspannung des Federelementes insbesondere direkt nach dem Verlassen der P-Stufe, sodass die sofort zur Verfügung gestellte Rückstellkraft des Federelementes ausreicht, das erste Betätigungselement wieder in die P-Stufe zurückzuführen.If the spring element is not pre-stressed when it is led out of the P stage, the first control cam is designed in such a way that when the rotary element is rotated from its angular position of 0° to its maximum positive angular position of up to +180°, the spring element builds up a restoring force is tensioned. In this case, the spring element is prestressed directly after leaving the P stage, so that the restoring force of the spring element that is immediately available is sufficient to bring the first actuating element back into the P stage.
In diesem Betriebsfall kann vorgesehen sein, dass das erste Betätigungselement als Mitnehmer für das zweite Betätigungselement wirkt, so dass das Federelement von dem unter der Wirkung des ersten Betätigungselementes mitgenommenen zweiten Betätigungselement unter dem Aufbau der Rückstellkraft in dessen Spannstellung geführt wird.In this operating case, it can be provided that the first actuating element acts as a driver for the second actuating element, so that the spring element is guided by the second actuating element carried along under the action of the first actuating element under the build-up of the restoring force into its clamping position.
Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass auf der Antriebswelle eine Schnecke angeordnet ist, durch welche eine Zahnradanordnung antreibbar ist, die wiederum das Drehelement antreibt. Dabei kann das Drehelement selbst Teil dieser Zahnradanordnung sein, wobei es auch möglich ist, dass die Zahnradanordnung auch aus nur einem Zahnrad besteht.It has also proven to be advantageous that a worm is arranged on the drive shaft, by means of which a gear arrangement can be driven, which in turn drives the rotary element. In this case, the rotary element itself can be part of this gearwheel arrangement, it also being possible for the gearwheel arrangement to consist of only one gearwheel.
Alternativ ist es natürlich auch denkbar, dass die Zahnradanordnung aus mehreren Zahnrädern besteht, die miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei dann ein Zahnrad als Kreisscheibe ausgebildet ist, welche die entsprechenden Steuerkurven auf ihren gegenüberliegenden Flächen aufweist.Alternatively, it is of course also conceivable for the gear wheel arrangement to consist of a plurality of gear wheels which are operatively connected to one another, with one gear wheel then being designed as a circular disk which has the corresponding cams on its opposite surfaces.
Selbständig geschützt sein soll auch eine Vorrichtung zum Einlegen einer Parksperre eines Kraftfahrzeugautomatikgetriebes mit einem zuvor beschriebenen Aktuators.A device for engaging a parking lock of a motor vehicle automatic transmission with an actuator described above should also be protected independently.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einlegen einer Parksperre in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges weist dabei einen derartigen erfindungsgemäßen Aktuator auf.The device according to the invention for engaging a parking lock in an automatic transmission of a motor vehicle has such an actuator according to the invention.
Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Aktuators in einer Vorrichtung zum Einlegen einer Parksperre in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges ist es nunmehr gewährleistet, dass das Federelement immer vorgespannt werden kann, bevor die P-Stufe des Automatikgetriebes des Kraftfahrzeuges verlassen wird. Mittels der zweiten Steuerkurve und des zweiten Eingriffselementes des zweiten Betätigungselementes ist es nämlich nunmehr möglich, das Federelement vorzuspannen, ohne dass sich die Position des ersten Betätigungselementes ändert. Hierdurch ist es ermöglicht, das Federelement vorzuspannen, während sich das erste Betätigungselement beim Einsatz eines derartigen Aktuators in einem Kraftfahrzeug mit einem Automatikgetriebe in einer derartigen Position befindet, dass das Automatikgetriebe des Kraftfahrzeuges in der P-Stufe eingestellt ist.The use of an actuator according to the invention in a device for engaging a parking lock in an automatic transmission of a motor vehicle now ensures that the spring element can always be prestressed before the P stage of the automatic transmission of the motor vehicle is left. By means of the second cam and the second engagement element of the second actuating element, it is now possible to preload the spring element without changing the position of the first actuating element. This makes it possible to pretension the spring element while the first actuating element is in such a position when using such an actuator in a motor vehicle with an automatic transmission that the automatic transmission of the motor vehicle is set in the P stage.
Damit beim Zurückdrehen des Drehelementes aus seiner maximalen Winkelposition, bspw. bei -180°, bis 0° diese Vorspannung erhalten bleibt, ist in vorteilhafterweise die elektromagnetische Halteeinrichtung vorgesehen, mit welcher das unter Aufbau einer Rückstellkraft gespannte Federelement in seiner Position gehalten wird. Somit ist ein Spannen des Federelementes während des Einlegens verschiedener Schaltstufen aus der P-Stufe heraus nicht erforderlich, da dies schon vorab erfolgt ist.So that this pretension is retained when the rotating element is turned back from its maximum angular position, e.g. at -180° to 0°, the electromagnetic holding device is advantageously provided, with which the spring element tensioned while building up a restoring force is held in its position. Thus, a tightening of the Spring element during the insertion of different gears from the P stage out is not necessary, since this has already been done in advance.
Zudem soll selbstständig auch ein Kraftfahrzeug mittels einer solchen Vorrichtung geschützt sein, wobei das Kraftfahrzeug ein Automatikgetriebe und eine vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Einlegen einer Parksperre des Automatikgetriebes aufweist.In addition, a motor vehicle should also be protected independently by means of such a device, with the motor vehicle having an automatic transmission and a device, as described above, for engaging a parking lock of the automatic transmission.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further goals, advantages, features and application possibilities of the present invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. All the features described and/or illustrated form the subject matter of the present invention, either alone or in any meaningful combination, even independently of their summary in the claims or their back-reference.
Dabei zeigen zum Teil schematisch:
-
1 : ein in einem Gehäuse angeordnetes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators in einer ersten Stellung, -
2 :den Aktuator gemäß 1 in einer zweiten Stellung, -
3 :den Aktuator gemäß 1 in einer dritten Stellung, -
4 : eine Detailansicht des Aktuators gemäß1 mit einem Schwenkteil mit Halterahmen für einen Magnetanker in zwei Stellungen, -
5 : eine Detailansicht gemäß4 in zwei Stellungen, -
6 : einen Aktuator in einer perspektivischen Draufsicht von oben (Stand der Technik), -
7 :den Aktuator gemäß 6 in einer perspektivischen Draufsicht von unten (Stand der Technik), -
8 :den Aktuator gemäß 7 in einer weiteren perspektivischen Draufsicht von unten (Stand der Technik), -
9 :den Aktuator gemäß 8 in einer Ansicht von unten (Stand der Technik) und -
10 : den Aktuator gemäß den vorhergehenden Figuren in einer Ansicht von oben (Stand der Technik).
-
1 : an embodiment of an actuator according to the invention arranged in a housing in a first position, -
2 : according to theactuator 1 in a second position -
3 : according to theactuator 1 in a third position -
4 : a detailed view of the actuator according to1 with a pivoting part with a holding frame for a magnet armature in two positions, -
5 : a detailed view according to4 in two positions -
6 : an actuator in a perspective plan view from above (prior art), -
7 : according to theactuator 6 in a perspective plan view from below (prior art), -
8th : according to theactuator 7 in a further perspective plan view from below (prior art), -
9 : according to the actuator8th in a view from below (prior art) and -
10 : the actuator according to the preceding figures in a view from above (prior art).
Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden in den nachfolgend dargestellten Figuren der Zeichnung anhand einer Ausführungsform mit Bezugszeichen versehen, um die Lesbarkeit zu verbessern.Components that are the same or have the same effect are provided with reference symbols in the following figures of the drawing based on an embodiment in order to improve readability.
In
In der
Weiterhin ist in den
Solange das Federelement 5 mittels des zweiten Betätigungselementes 17 in der in
Ferner ist in gemäß
In
Auf der Fläche 19 des Drehelementes 4 ist dabei zum einen die zweite Steuerkurve 8 angeordnet, welche beim Verdrehen des Drehelementes 4 in Richtung seiner maximalen negativen Drehposition, also gegen den - in dieser Darstellung geltenden - Uhrzeigersinn in Eingriff bringbar ist mit dem zweiten Eingriffselement 21 des zweiten Betätigungselementes 17 zum Spannen des Federelementes 5. Dazu kommt der konvex ausgebildete Abschnitt der Steuerkurve in Anlage mit dem Eingriffselement 21, welches bei entspanntem Federelement 5 gegenüber der Darstellung in der
Gemäß
Wie die
Die
Gemäß der Erfindung ist der Magnetanker 52 kipp- und/oder schwenkbar an einem Schwenkteil 55 der Halteeinrichtung 32 gelagert, welches Teil eines Gehäuseteils 31 sein kann. Hierzu weist das Schwenkteil 55 einen Halterahmen 54 auf, in welchen der Magnetanker 52 eingesetzt ist. Der Halterahmen 54 ist kipp- und/oder schwenkbar um eine erste Kipp- oder Schwenkachse X an dem Schwenkteil 55 angeordnet, wie insbesondere die
Die Schwenk- oder Kippbarkeit des Halterahmens 54 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Materialausformung, insbesondere durch eine verjüngte Wandstärke zwischen Schwenkteil 55 und Halterahmen 54 ausgebildet. Auf diese Weise entstehen beim Schwenken und/oder Kippen des Halterahmens Scher- oder Torsionsspannungen, die mit dem von außen angebrachten Torsionsmoment im Gleichgewicht sind, ähnlich wie bei einem Torsions- oder Drehstab. Das rotatorische Widerstandsmoment kann dabei weitestgehend reduziert werden, so dass eine Verdrehung des Halterahmens 54 in den Anbindungsgeometrien mit geringer Kraft erreicht wird.In the present exemplary embodiment, the pivoting or tilting ability of the holding
Wie die
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der
Mit anderen Worten wird die zu den Anbindungspunkten senkrechte zweite Kipp- oder Schwenkachse des Magnetankers 52 auf im Wesentlichen balligen oder kugeligen Anlageflächen 59 innerhalb des Halterahmens 54 erzielt.In other words, the second tilting or pivoting axis of
Der Magentanker 52 kann gemäß
Um nun den Magnetanker 52 sicher am Halterahmen 54 zu halten, ist der Magnetanker 52 mittels der Fortsätze 56 nach Art eines Bajonett-Verschlusses durch eine Drehbewegung gegenüber den Aufnahmetaschen 57 in dem Halterahmen 54 festlegbar, wie
Die Kipp- oder Schwenkbarkeit des Magnetankers 52 dient dazu, eine möglichst große Magnetanlage 53 zwischen Magnetanker 52 und Elektromagnet zu gewährleisten, um dadurch eine maximale magnetische Haltekraft zu realisieren. Aus diesem Grund erfolgt die Kipp- oder Schwenkbarkeit des Magnetankers 52 um die zwei, vorliegend etwa in einer Ebene senkrecht zueinander stehenden Kipp- bzw. Schwenkachsen X, Y, so dass der Magnetanker 52 mit seiner Fläche 58 bei Magnetanlage 53 im Wesentlichen plan an der Anschlagfläche 51 des Haltemagneten 50 zu liegen kommt. Mit anderen Worten liegt bei Magnetanlage 53 eine plane Fläche 58 des Magnetankers 52 im Wesentlichen plan an einer Anschlagfläche 51 des Elektromagneten 50 an.The ability to tilt or swivel the
Wie aus der
Der Magnetanker 52 kann vorliegend im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein und der Halterahmen 54 und/oder das Schwenkteil 55 können aus Kunststoff ausgebildet sein.In the present case, the
In
Die
Das Drehelement 4 ist dabei in seiner Drehbewegung aufgrund der Steuerkurve 7 beschränkt, sodass eine Drehung um in etwa +180° oder einen anderen Wert möglich ist. Während der Drehung des Drehelementes 4 wird dabei die Vorspannung des Federelementes 5 in dessen Spannungsstellung mithilfe der elektromagnetischen Halteeinrichtung 32 aufrechterhalten. Während der Bewegung des ersten Betätigungselementes 3 in Richtung des Gehäusebauteils 16 gleitet dessen Stift innerhalb der Bohrung in Richtung des Grunds der Bohrung.The rotating element 4 is limited in its rotational movement due to the
Tritt nun während des Betriebes des Kraftfahrzeuges ein Schaden auf, infolge dessen der Aktuator spannungsfrei ist, so ist auch die elektromagnetische Halteeinrichtung 32 aufgrund der fehlenden Spannung nicht mehr in der Lage, die Federvorspannung des Federelementes 5 aufrecht zu erhalten. Unter dem Einfluss der Rückstellkraft des Federelementes 5 bewegt sich dann das zweite Betätigungselement 17 in Richtung des Drehelementes 4, so dass der dabei mit dem Grund der Bohrung in Anlage kommende Stift die Rückstellkraft des Federelementes 5 auch auf das erste Betätigungselement 3 überträgt und dieses mitnimmt. If damage occurs during operation of the motor vehicle, as a result of which the actuator is free of tension, the
Aufgrund der Rückstellkraft des Federelementes 5 wird daher das Eingriffselement 20 des ersten Betätigungselementes 3 entlang der Steuerkurve 7 zurückgeführt und das Drehelement dabei - in dieser Darstellung im Uhrzeigersinn - von der im Maximalfall +180° Winkelposition des Drehelementes 4 der zu der ursprünglichen, neutralen Winkelposition 0° bewegt, bis das Automatikgetriebe dort wieder seine P-Stufe entsprechend Winkelposition des Drehelementes 4 eingenommen hat. Somit ist gewährleistet, dass das Automatikgetriebe auch im Schadensfall immer, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug beziehungsweise der Aktuator spannungsfrei ist, automatisch unter Abbau der Rückstellkraft des Federelementes 4 die P-Stufe eingestellt wird.Due to the restoring force of the
Bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, den Antrieb 2 in der der Rückstellbewegung entgegengesetzten Richtung anzutreiben, so dass sich das Drehelement 4 in der
Ausgehend von der Darstellung der
Nachdem das Federelement 5 entsprechend gespannt wurde, wird das Drehelement 4 nunmehr wieder in die andere Richtung zur neutralen Drehposition gedreht, bis das Eingriffselement 21 des Betätigungselementes 17 an dem Vorsprung 22 zum Liegen kommt, wobei das Drehelement 4 dabei wieder seine 0° Winkelposition einnimmt. Während dieses Verdrehens wird die Vorspannung des Federelementes 5 durch die Magnethalteeinrichtung 32 aufrechterhalten. In diesem Zustand kann das Fahrzeug nunmehr ordnungsgemäß abgestellt werden, wobei der Aktuator natürlich auch spannungsfrei wird. Aufgrund des Vorsprungs 22 wird allerdings die Vorspannung des Federelementes 5 auch ohne eine Spannung aufrechterhalten.After the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Antriebswelledrive shaft
- 22
- Antriebdrive
- 33
- Betätigungselementactuator
- 44
- Drehelementrotary element
- 55
- Federelementspring element
- 66
- Kreisscheibecircular disc
- 77
- erste Steuerkurvefirst control curve
- 88th
- zweite Steuerkurvesecond control curve
- 1111
- Schneckeslug
- 1212
- Zahnradanordnunggear arrangement
- 1313
- Zahnradgear
- 1414
- Seilzugcable pull
- 1616
- Gehäusebauteilhousing component
- 1717
- zweites Betätigungselementsecond actuator
- 1818
- FlächeSurface
- 1919
- FlächeSurface
- 2020
- erstes Eingriffselementfirst engagement element
- 2121
- zweites Eingriffselementsecond engagement element
- 2222
- Vorsprunghead Start
- 2525
- Gehäuseplattehousing plate
- 2828
- Gehäusebauteilhousing component
- 2929
- freies Endefree end
- 3131
- Gehäusebauteilhousing component
- 3232
- elektromagnetische Halteeinrichtungelectromagnetic holding device
- 5050
- Elektromagnetelectromagnet
- 5151
- Anschlagflächestop surface
- 5252
- Magnetankermagnet anchor
- 5353
- Magnetanlagemagnet system
- 5454
- Halterahmenholding frame
- 5555
- Schwenkteilswivel part
- 5656
- Fortsätze bzw. VorsprüngeExtensions or projections
- 5757
- Aufnahmetaschenreceiving pockets
- 5858
- plane Fläche Magnetankerflat surface magnet anchor
- 5959
- kugel- oder ballförmige Auflageflächen, Vorsprüngespherical or ball-shaped bearing surfaces, projections
- 6060
- erste Stellungfirst position
- 6161
- zweite Stellung second position
- XX
- erste Kipp- oder Schwenkachsefirst tilt or pan axis
- YY
- zweite Kipp- oder Schwenkachsesecond tilt or swivel axis
Claims (18)
Priority Applications (5)
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DE102020125725.2A Active DE102020125725B3 (en) | 2020-10-01 | 2020-10-01 | Actuator and device for engaging a parking lock of a motor vehicle automatic transmission with such an actuator and a motor vehicle equipped therewith |
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EP (1) | EP4222393B1 (en) |
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-
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